用数字化创造完美空间

2021年4月7日,第32届国际制冷、空调、供暖、通风及食品冷冻加工展览会(简称“2021中国制冷展”)在上海新国际博览中心拉开帷幕,西门子以“用数字化创造完美空间”为主题,携楼宇数字化产品亮相展会,致力于以创新技术和解决方案为中国楼宇数字化赋能。

“随着楼宇自动化技术、云技术,以及人工智能、物联网和数字化双胞胎等众多创新科技的普及和成熟,楼宇将开始拥有‘神经’和‘大脑’,变得敏锐而智慧。”西门子(中国)有限公司智能基础设施集团副总裁兼楼宇产品事业部总经理查鹏展表示,“西门子作为楼宇科技数字化的全球领导者,凭借不断创新的智能楼宇系列产品、解决方案与服务,可以实现有效的能源管理和绿色低碳的可持续发展,为用户创造完美空间。而这个空间是安全的、舒适的,更是绿色环保的。”

一站式解决方案,全面呈现智慧楼宇新未来

楼宇作为城市核心基础设施之一,其智能化将是智慧城市的重要构成环节。此次参展,西门子全面展示了暖通空调产品应用解决方案,包括Acvatix™阀门和执行器、比例积分调节阀、智能阀、西门子传感器温控器系列、基于云架构的通用控制器,以及暖通空调数字化控制解决方案等明星产品及新品系列,真正打造了软硬件一体化的楼宇数字化创新服务体系。

● 暖通空调产品应用解决方案助力精确测量和可靠控制

Acvatix™阀门和执行器是西门子基于70多年的高精度产品制造技术和经验开发出的暖通空调系统的关键组件。其工业化设计、专业控制技术以及增强的稳定可靠性为暖通水力系统提供完美解决方案。

● 智能阀可连至云端并自带优化功能

为了解决楼宇系统通常面临的时间压力、方案频繁变更、空间有限等挑战,西门子开发了智能阀,以确保在项目的每个阶段都能使用户的工作更轻松和更省时,并确保房间舒适度和最大能源效率。另外,西门子智能阀使安装和连接参数设置甚至云连接也能轻而易举。

● 强大的通讯功能实现完美精准控制

西门子推出的Modbus传感器,覆盖风管、水管及室内外全系列产品,使多种环境参数测量为一体,实现精确、快速、高效的测量。通过远距离、精准传输以及开放式协议,可与系统实现无缝连接。

● 基于云架构的通用控制器使操作更方便更灵活

西门子新一代可编程通用控制器——RWG系列,首次引用积木图形化编程理念,采用多种先进的软硬件设计技术,通过新型网络技术架构,为节能建筑控制提供有力的保障和支持。

● 暖通空调数字化控制解决方案助力楼宇数字化和智能化

西门子Climatix™控制平台以其自由编程、灵活且可扩展的特点,为暖通空调OEM提供控制解决方案。该产品系列为满足暖通空调OEM的各种需求而设计,适用于冷水机组、热泵机组、空气处理机组、风机盘管、屋顶机、精密空调系统和区域供热/冷站等应用,涵盖广泛的应用场景,在-40ºC~70ºC的极端温度环境下也可以稳定运行。

可以看出,在楼宇数字化投入方面,西门子越来越注重用户情感需求,如今年新推出Cobra系列温控器新品,查鹏展表示,这款产品是跨两个部门合作,有丰富经验的部门在工业造型设计方面有很多好的元素输出,在应用方面,针对现在的用户习惯做了很多升级,例如操作界面和使用友好度,很多客户对这款产品表示很期待。

安全是智慧楼宇构建的前提和基础,除了在舒适度、便捷性、绿色环保等方面有所提升之外,西门子更是将安全列为重中之重。“在本次展会上西门子首次推出了管道粉尘(细颗粒物)传感器。这款产品可以应用于通风管道和空调设备的风道中,通过感知风道中的颗粒物浓度(PM2.5和PM10)、温度和湿度参数,将风道中空气的实时质量状态反馈给控制器,实现按需求控制通风来提升室内舒适度以及优化能耗。同时,这款产品也获得了“2021中国制冷展创新产品”的殊荣。”查鹏展补充说道。

互联互通,展望智慧楼宇发展的无限可能

随着科技的发展,数据在整个智慧楼宇全生命周期中的重要性不言而喻,它既可以传输信息,也可以让人们感受到楼宇的智慧与温度,其最终目的都是为了更好地服务于人类社会,更好地满足用户的个性化和多样化需求,同时,这也对楼宇行业提出了更高要求。

查鹏展强调,不同行业中客户的需求显然是和传统楼宇有差别的,比如在空调控制方面,工业环境需要考虑设备的运营状况,主要关注控温的准确度,而不是舒适度;在消防、火灾报警等安全方面,电动汽车厂商在做充电锂电池时,对从消防探测到灭火环节,都有很多需求和传统楼宇是完全不一样的。我们的挑战一方面是技术层面的挑战:需要基于原来对传统楼宇方面跟客户需求度吻合非常高的应用方案做出调整,符合其他行业的需求;另一方面,在向新的市场拓展时,销售团队的关注点和销售合作伙伴的合作方式需要做出及时调整。

“西门子的优势在于内部的协同效应。例如在一些新兴行业中,西门子工业自动化集团或智能基础设施集团自身有一定经验积累,我们就可以利用自身的内部资源。此外,对于一些新兴行业的应用,例如刚才讲的锂电池充电领域的火灾防控,在中国并没有成熟的方案的情况下,我们可以把在国外做过的一些比较好的方案拿到中国来和客户探讨。”查鹏展进一步解释道。

解决了不同行业的多元化用户需求,传统楼宇的另一大弊端正在逐步显现,与智慧楼宇不同的是,传统楼宇存在着相互独立的状态,而高度集成、互联互通是未来楼宇自动化的一大趋势。

“现实情况中,传统楼宇是不连接的,所以要基于每个楼宇来单独维护。未来如果能够做到互联,对于楼宇的维护和管理都有巨大优势。楼宇互联需要很多的技术方案去支撑,因为楼宇中的设备只会越来越多,无论从感知层,还是实现数据的交互,在使用过程中有效降低运营成本,增加使用效率,背后都需要技术去支撑”查鹏展解释道,他认为,未来智慧楼宇的发展将呈现如下趋势:

● 真正的智能楼宇应当“以人为本”,更好地服务于人。因此,在楼宇的设计和施工阶段,人们可以应用数字化双胞胎技术捕获建筑的静态数据。未来,应用数字化双胞胎技术不仅可以动态调整楼宇功能,以适应不断变化的用户需求或天气情况,智能楼宇甚至还能对火灾进行监测与预警。

● 真正的智能楼宇应当“知学善用”,不仅能够了解外界环境并与之互动,同时也具有学习和适应的能力。通过部署物联网设备,楼宇能够及时捕捉大量数据,以洞悉周围环境,并主动响应人们的需求,同时通过分析楼宇和设备产生的数据进而提供反馈信息,帮助人们实现科学决策和精细管理。

● 真正的智能楼宇应当“克勤克俭”,通过最小化能源消耗来帮助降低能源需求。楼宇建筑作为能耗大户,在中国能源消费总量中的份额超过了27%。预计到2030年,这一比例将上升到40%。因此,楼宇的节能减排对于经济社会的可持续发展具有重要意义。

正如查鹏展所言,这些趋势对西门子来说是很大的机会,一方面,西门子在楼宇自控方面已经有相对成熟、领先的解决方案。同时,“数字化”已上升至西门子的战略高度,公司会加大资源投入来支撑我们做这些事情。我相信在楼宇互联领域,西门子是可以巩固和继续加强市场领先地位的。

传感器与人工智能密切结合 打造交互式未来

近日,由中国科学院金属研究所孙东明、成会明课题组与相关单位开展合作,开发出一种柔性碳纳米管—量子点神经形态人工视觉光电传感器。目前的人工视觉系统往往采用传统的互补金属氧化半导体或者电荷耦合器件图像传感器与执行机器视觉算法的数字系统相连接来实现。

为此,科研人员设计并制备了一个1024像素的柔性神经形态光电传感器阵列,其中铯铅溴钙钛矿量子点作为感光层和光生电荷俘获层,半导体性碳纳米管薄膜作为电荷传输层。同时,该光电传感器阵列集成了光传感、信息存储和数据预处理等功能,这与生物系统行为类似,实现实时并行处理信息,这对于模仿生物视觉处理的人工视觉系统具有重要的启发意义。

那么人工智能与传感器的结合能为人类社会带来怎样的进步呢?

人工智能技术优化传感器系统

“传感器”、“人工智能”、“物联网”,这些看似不太又联系的词,其实是相互联系在一起的,拧成一个大趋势,在这个链条里,每一环都会对下一环产生影响,如此产生积极的循环。各种连接的设备里的传感器会产生大量数据,海量数据使得机器学习成为可能,机器学习的结果就是AI,而AI又指导机器人去更精确地执行任务,机器人的行动又会触发传感器。这整个就是一个完整的循环。

人工智能技术能够对传感器系统有所帮助,它们是:基于知识的系统、模糊逻辑、自动知识收集、神经网络、遗传算法、基于案例推理和环境智能。这些技术在传感器系统中的应用越来越广泛,不仅因为它们确实有效,还因为今天的计算机应用越来越普及。这些人工智能技术具有最低的计算复杂度,可以应用于小型传感器系统、单一传感器或者采用低容量微型控制器阵列的系统。正确应用人工智能技术将会创造更多富有竞争力的传感器系统和应用。

人工智能领域的其他技术进步也将会给传感器系统带来冲击,包括数据挖掘技术、多主体系统和分布式自组织系统。环境传感技术能够将很多微型电子处理器和传感器集成到日常物品中,使其具有智能。它们可以创造智能环境,与其他智能设备通讯,并与人类实现交互。给出的建议能够帮助用户更加直观地完成任务,但是这种集成技术的后果将会很难预测。

强强联手 协同作用

人工智能目前正在为社会的方方面面带来革新。比如,通过结合数据挖掘和深度学习的优势,如今可以利用人工智能来分析各种来源的大星数据,识别各种模式、提供交互式理解和进行智能预测。

事实上,大多数的人工智能动作和应用场景都需要依靠合适的传感器来达成,传感器是人工智能技术发展的硬件基础,是人工智能与万物建立联系的必备条件。以自动驾驶为例,自动驾驶的核心,是让车绕过人类感官与交通环境实现交互。这就极大程度依赖雷达、视觉摄像头以及多种多样的传感器装置。

显然,政府也看到了传感器对于人工智能产业的重要性,前几年,工信部正式印发了《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划》,计划中的重点内容是培育八项智能产品和四项核心基础,而智能传感器排在核心基础的第一位,处于最基础最重要的地位。这进一步肯定了智能传感器对于发展人工智能产业的重要意义。

传感器将是未来万物互联的核心基础。当前,信息技术发展正处于跨界融合、加速创新、深度调整的历史时期,呈现万物互联、万物智能的新特征。云计算、大数据、人工智能的兴起,推动计算架构、模式及智能传感出现重大转折,市场应用呈现爆发式增长态势。

总结

新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。要获取大量人类感官无法直接获取的信息,没有相适应的传感器是不可能的。物联网让人工智能成为现实。物联网提供了现成的传感器,为感知物质世界提供了更多有意义的途径,从而让人工智能“活了过来”。传感器给人工智能以“眼”去看世界,给他们一个“好耳朵”,赋予人工智能“对事物的敏锐触觉”。在很多方面,传感器都在赋予人工智能超能力。